Inžinieriai ir medžiagų tyrėjai visame pasaulyje ieško būdų sukurti išmaniąsias medžiagas, galinčias prisitaikyti prie aplinkos – keisti spalvą, tekstūrą ar formą. Tokie sprendimai gali iš esmės pakeisti kamufliažo, dizaino, robotikos ir dėvimųjų technologijų ateitį. Vienas reikšmingiausių žingsnių šia kryptimi neseniai žengtas Stanfordo universitete, kur sukurta naujos kartos sintetinė oda.
Galimybė pagal poreikį keisti objekto išvaizdą turi milžinišką potencialą – nuo mašinų, galinčių dinamiškai įsilieti į aplinką, iki adaptyvių ekranų ar meno kūrinių. Neatsitiktinai daugelis mokslininkų tokią technologiją vadina savotišku „Šventuoju Graliu“.
Vis dėlto medžiagų tyrėjai susiduria su sudėtingais iššūkiais. Spalvą keičiantys paviršiai dažniausiai remiasi nanostruktūromis, kurios tam tikru būdu atspindi šviesą. Pakeitus paviršiaus formą, ši šviesos sąveika sutrinka, todėl tampa labai sunku vienu metu tiksliai valdyti ir spalvą, ir tekstūrą.
Galimą sprendimą pasiūlė Stanfordo universiteto inžinieriai, sukūrę sintetinės odos prototipą iš dviejų nepriklausomai valdomų polimerinių sluoksnių: vienas keičia spalvą, kitas – formą ir tekstūrą.
Kaip veikia ši technologija?
Mokslininkai pasirinko polimerą PEDOT:PSS, kuris išbrinksta, kai sugeria vandenį. Naudodami elektronų litografiją, jie sugebėjo tiksliai kontroliuoti, kaip skirtingos polimero sritys brinksta veikiamos skysčių.
Viena polimero pusė buvo padengta plonu aukso sluoksniu – taip sukurtos tekstūros, galinčios keistis nuo blizgaus iki matinio paviršiaus. Kita polimero dalis buvo įterpta tarp dviejų aukso sluoksnių, sudarant optinę ertmę. Keičiantis atstumui tarp šių aukso sluoksnių, galima išgauti platų spalvų spektrą.
Tokiu būdu mokslininkai gali sukurti keturis skirtingus vizualinius režimus: tekstūrą su spalviniu raštu, tik tekstūrą be spalvos, tik spalvą be reljefo ir būseną, kai nėra nei tekstūros, nei spalvinio rašto.
Perjungimas tarp šių būsenų pasiekiamas veikiant kiekvieną sintetinės odos pusę vandeniu arba izopropilo alkoholiu. Sistema persijungia maždaug per 20 sekundžių, o pats procesas yra visiškai grįžtamas.
Žingsnis nematomumo link
Mokslininkų teigimu, galimos šios technologijos taikymo sritys gerokai peržengia klasikinio kamufliažo ribas. Keičiant paviršiaus tekstūrą, būtų galima valdyti, ar maži robotai tvirtai prikimba prie paviršių, ar lengvai jais slysta. Kita perspektyvi kryptis – pažangūs dėvimieji ekranai ir interaktyvūs meno kūriniai, kurių paviršius realiu laiku prisitaiko prie aplinkos ar vartotojo poreikių.
Ateities šios sintetinės odos versijose autoriai planuoja integruoti skaitmenines valdymo sistemas. Taip pat tikimasi pridėti kompiuterinės regos algoritmus, kurie leistų medžiagai „matyti“ aplinką ir automatiškai prie jos prisitaikyti.
Nors iki komercinių produktų dar ilgas kelias, Stanfordo tyrėjų darbas yra reikšmingas žingsnis link technologijų, galinčių suteikti objektams – o galiausiai ir žmonėms – beveik nematomumo savybes kasdieniame gyvenime.
